TWI432929B - 控制雙軸向聚合膜之橫向網路卡尺圖形之方法 - Google Patents

Description

控制雙軸向聚合膜之橫向網絡卡尺圖形之方法

本申請案係關於控制擠製定向膜中之卡尺變化。

膜之擠壓通常可沿膜之長度及寬度方向產生厚度變化。控制厚度變化之先前技術方法包括調節模螺栓(美國專利第4,409,160號，Kogo等人)，在拉伸期間調節固定加熱器之加熱功率(美國專利第3,347,960號，Fenley；日本專利第52,047,070號，Tsutsui)，或在穿過網絡之變化位置處有意產生厚與薄之區域(英國專利第1,437,979號，Hoechst Aktiengesellschaft；英國專利第1,437,980號，Hoechst Aktiengesellschaft)，從而使完成膜之輥筒在外觀上為均一的。

本申請案揭示控制雙軸向聚合膜之橫向網絡卡尺圖形之方法，該方法係藉由在具有可調節圖形橫向網絡熱量分佈系統之長度定向器中拉伸膜，隨後在具有變形區之拉幅機中使膜變形，在該變形區之下游位置處量測膜之橫向網絡卡尺圖形，及回應於所量測橫向網絡卡尺圖形而調節橫向網絡熱量分佈系統。以上概述不欲描述本發明之每一所揭示實施例或每種實施。以下圖式及詳細描述更特定地例示說明性實施例。

本申請案係關於控制定向膜之厚度變化。膜之製造通常可沿膜之長度及寬度方向產生厚度變化。本申請案揭示用於精細及主動調節定向膜之橫向網絡卡尺圖形的新系統及方法。

所揭示系統及方法可用於製造包含任意聚合物之膜，其特性可受益於膜製造期間之拉伸。膜可包含一種或多於一種聚合物。具有多於一種組分聚合物之膜可具有任意形態或結構形式，包括(但不限於)互溶混合物、其中一種聚合物為連續相且一或多種聚合物為分散相的不互溶混合物、共連續混合物、相互滲透聚合物網路、及具有任意數目之層的分層膜。當前所揭示系統及方法尤其有用於多層光學膜。此等系統及方法亦尤其有用於包含聚酯之膜。

使用所揭示系統或方法而製成之多層光學膜可包括(但不限於)鏡面膜、諸如反射性偏光器之偏光膜、顯示膜、光學過濾器、補償膜、抗反射膜，或提供(例如)UV或IR屏蔽、著色或陰影之窗口(能量控制或日光控制)膜(用於建築、汽車、溫室或其它用途)。

使用本系統或方法製成之膜無需為多層光學膜。其它高效能膜亦可受益於本文揭示之橫向網絡卡尺控制。高效能膜應用包括(但不限於)用於類比或數位記錄音訊、視訊或資料的磁性媒體基底膜、圖文膜、影印膜、頂置式透明膜、照相膜、x射線膜、微縮膠片、光列印膜、噴墨列印膜、無格紙影印機膜、列印平板膜、防色膜、數位列印膜、碳色帶膜、彈性凸版印刷膜、凹版印刷膜、繪圖及重氮基列印膜、全息膜、黏接帶基材、研磨基材、標記膜、釋放襯墊膜、遮罩膜、層壓膜、封裝膜、熱封膜、表面裝飾膜、雙層耐熱膜、障壁膜、衝壓箔、金屬化膜、裝飾膜、檔案及保存膜、用於導線及電纜、馬達、變壓器及發電機之電絕緣膜、可撓性印製電路膜、電容器膜、用於諸如信用卡、預付卡、ID卡及"智慧卡"等卡片之膜、用於防刮、抗塗抹或碎裂保護之窗口或安全膜(safety－film)(安全膜(security film))、膜片開關膜、觸摸螢幕膜、醫學感測器及診斷設備膜、隔音膜、揚聲器膜、及鼓頭膜。

為將特定光學及/或物理特徵授予完成膜，可經由膜模板擠製聚合物，通常由一系列模螺栓控制該模板之孔口。隨後例如可藉由以所需特性確定之比率進行拉伸而使擠製膜定向。可藉由在長度定向器100中拉動輥筒而完成縱向拉伸，如圖1中所示。長度定向器通常具有一或多個縱向拉伸區。可在如圖1所示之拉幅機烘箱200中完成橫向拉伸。拉幅機烘箱通常含有至少一預熱區210及一橫向拉伸區220。拉幅機烘箱亦常含有熱定型區230，如圖1所示。系統可設計為含有一或多個任意或所有此等區域。若需要，可將膜雙軸定向。可順序或同時完成雙軸拉伸。亦可單獨由縱向拉伸或單獨橫向拉伸而製成膜。對於單軸拉伸，近似3：1至10：1之拉伸比為常用的。對於雙軸拉伸，縱向及橫向拉伸比之產物通常在4：1至60：1之範圍內。熟習此項技術者將瞭解，可適當使用其它拉伸比以用於給定膜。

出於本申請案之目的，術語"橫向拉伸區"表示在一拉幅機烘箱中之一純粹橫向拉伸區或一同時雙軸拉伸區。"拉幅機"表示任一種設備，膜在加工方向中傳送時在其邊緣處由該設備夾緊。通常，在拉幅機中拉伸膜。一般而言，拉幅機中拉伸方向將垂直於加工方向(橫向方向或橫向)，但亦可預期其它拉伸方向，例如與垂直於膜傳送之角度不同的角度。視需要，除以不同於加工方向之第一方向拉伸膜之外，拉幅機亦可以第二方向，即加工方向或近似於加工方向之方向，來拉伸膜。拉幅機中第二方向拉伸可與第一方向拉伸同時發生，或其可單獨發生，或兩種情況均可發生。可以任意數目之步驟來完成拉幅機內之拉伸，該等步驟之每一者皆可具有第一方向、第二方向、或兩種方向中拉伸分量。拉幅機亦可用於允許一膜中受控量之橫向方向鬆弛，若在其邊緣處未夾緊則該膜將收縮。在此情況下，鬆弛發生於一鬆弛區中。

普通工業用之拉幅機用兩組拉幅機夾片夾緊膜之兩個邊緣。每組拉幅機夾片由一鏈條驅動，且該等夾片置於兩個軌條上，可以此一使得該等軌條彼此分叉而其中一個穿過拉幅機的方式調節該等軌條之位置。此分叉引起一橫向拉伸。關於此一般機制之變化為已知的，且在本文中可預期。

某些拉幅機可在加工方向或近似於加工方向之方向中拉伸膜，同時其在橫向方向中拉伸膜。常將此稱為同時雙軸拉伸拉幅機。其中一類使用縮放儀或類似剪刀之機制以驅動夾片。此使得每一軌條上之夾片在其沿軌條行進時自該軌條上最近之相鄰夾片而分叉。當然，正如在習知拉幅機中，由於兩個軌條彼此分叉，所以每一軌條上之夾片自相對軌條上其對應部分而分叉。另一類同時雙軸拉伸拉幅機用變螺距螺栓替代每一鏈條。此機制中，每組夾片沿其軌條而由螺紋運動來驅動，且變螺距提供沿軌條之夾片分叉。在又一種同時雙軸拉伸拉幅機中，由線性電動機個別電磁驅動夾片，因此允許沿每一軌條之夾片分叉。同時雙軸拉伸拉幅機亦可用於僅在加工方向中進行拉伸。此情況中，加工方向拉伸發生於一加工方向拉伸區中。本申請案中，橫向方向拉伸、鬆弛及加工方向拉伸為變形之實例’且橫向拉伸區、鬆弛區、或加工方向拉伸區為變形區之實例。拉幅機中用於在兩個方向上提供變形之其它方法亦為可能的，且在本申請案中可預期。

膜處理方法可包括經由擠壓機模10擠壓熔化之聚合物。通常可用一系列模螺栓調節模唇圖形。對於多層膜，使用多個熔化流及多個擠壓機。在旋轉轉盤澆鑄機12上冷卻擠出物。常將此點處之膜稱為"澆鑄網絡"。定向期間，在加工方向、橫向方向或兩種方向中拉伸膜或澆鑄網絡，此取決於完成膜之所需特性。例如在美國專利第6,830,713號(Hebrink等人)中描述膜處理細節。出於簡明，本說明書將使用術語"膜"以表示處理中任一階段處之膜，而不考慮"擠出物"、"澆鑄網絡"或"完成膜"之間之差別。然而，熟習此項技術者將瞭解，可由以上列出之替代術語以及此項技術中已知之其它術語來表示過程中不同點處之膜。

整個膜製造過程中，若干要素可有助於膜卡尺均一性之變化。舉例而言，均一性波動可歸因於若干橫向網絡條件之變化，包括模唇圖形、橫向網絡模溫度、橫向網絡轉盤澆鑄機溫度、環境空氣通風、非均一拉幅機溫度及/或壓力、及熟習此項技術者將瞭解之多種其它因素的變化。在高品質多層膜中，尤其在多層光學膜中，膜均一性為重要的。對於數目逐漸增長之應用，需要此等膜在較大區域中展現高度的物理及光學均一性。本申請案中所揭示之系統及方法可提供主動橫向網絡控制以獲得此種膜均一性。

在膜製造中用於控制橫向網絡卡尺之典型方法包括在澆鑄網絡形成過程期間調節模中之模螺栓。此等調節包括藉由物理上轉動模螺栓或改變模螺栓溫度來改變模唇之物理間距。然而模卡尺上模螺栓調節之結果為粗略且緩慢的。由於模唇之不可撓性，所以改變模唇之物理間距產生一粗略調節。多數情況下，調節單獨模螺栓之效應在完成膜中之高達7個模螺栓線中改變膜卡尺。因此藉由調節模螺栓間距難以控制橫向網絡卡尺之細微變化。改變模螺栓溫度在卡尺調節中產生一緩慢改變，因為模螺栓加熱器花費顯著長時間來加熱及冷卻。此外，由於在膜生產線中自模至卷線機之路徑較長，所以自模螺栓調節之卡尺改變之回應時間通常相當長，使卡尺圖形控制困難且緩慢。

所揭示之控制擠製膜之橫向網絡卡尺之系統及方法允許在製造膜時主動、精細地控制卡尺圖形。藉由監視橫向網絡卡尺圖形及控制在拉伸或變形期間傳遞至膜之熱量的熱量分佈圖形，可完成橫向網絡卡尺控制。監視橫向網絡卡尺圖形可包括量測物理或光學卡尺圖形，及將所量測圖形映射至將進行熱量分佈控制之位置。將論述回應於所監視圖形而控制橫向網絡熱量分佈之各種系統及方法。監視卡尺及調節熱量分佈之步驟可形成一反饋迴路，重複使用該反饋迴路直至膜中獲得所需之最終卡尺圖形。亦可與模螺栓調節結合使用所揭示之系統及方法，以提供橫向網絡卡尺圖形之精細控制。

某些所揭示實施例中，使用控制雙軸定向聚合膜之橫向網絡卡尺圖形之特定技術。舉例而言，在某些情況中使用通道阻斷器以調節熱量分佈圖形，且在某些情況中使用可重新定位之樞轉加熱元件以調節熱量分佈圖形。在變形(例如縱向、橫向、雙軸向拉伸)期間或在受控鬆弛期間，可單獨使用或組合使用此等技術。舉例而言，在長度定向器中可使用通道阻斷器以用於縱向拉伸膜，或在拉幅機中使用以用於橫向或雙軸向拉伸膜。類似地，可在長度定向器或拉幅機中使用可重新定位之樞轉加熱元件。可在任一當前所揭示之熱量分佈系統中以及此項技術中已知之其它加熱系統中使用控制雙軸定向聚合膜之橫向網絡卡尺圖形之方法。

所揭示之橫向網絡熱量分佈系統可在膜受拉伸時將熱量傳遞至膜，同時提供所傳遞熱量之可調節位置控制及可調節圖形控制。若需要，則此可提供比已知系統更精細的橫向網絡卡尺圖形之控制。所揭示系統亦可提供與已知系統相比通常更快之回應時間。

揭示一種控制雙軸定向膜之橫向網絡卡尺圖形之新穎方法。此方法依靠控制長度定向器(LO)之拉伸區中或拉伸區附近之熱量分佈，隨後使拉幅機中之膜變形，在拉幅機中變形區之後量測所形成之橫向網絡卡尺圖形，並基於所量測之卡尺圖形來調節LO中之熱量分佈。在一實施例中，變形區可位於生產線末端，恰在卷線機之前。在另一實施例中，變形區可定位於其它區域之間，例如圖1中所示。其它實施例可具有附加元件，例如隨後之第二長度定向器。

以下將更詳細描述，此等系統及方法可單獨或組合使用，並實際用於任一膜生產線以製造具有增加之橫向卡尺均一性之膜。此等系統及方法亦可用於製造具有經定製之橫向網絡卡尺圖形之膜，例如在多層光學膜應用中，其中色彩變化為合意的且有意賦予膜厚度變化。

以下詳細論述兩個說明性實施例。第一實施例在長度定向器中使用通道阻斷器。第二實施例在拉幅機烘箱中使用可重新定位之樞轉加熱器。

在某些實施例中，橫向網絡熱量分佈系統包含與複數個通道阻斷器組合之至少一個橫向加熱元件。在圖2a至2c中展示此一系統之三個實例。在此等圖中，在長度定向器中拉伸膜。在圖2a及2c中，以S回繞配置來裝設拉動輥筒102、104及106。在圖2b中，以常規或桌面配置來裝設拉動輥筒。圖2a至2c中描述之實施例分別使用加熱總成150a至150c連同一組通道阻斷器170以用於將可選擇之熱量分佈提供至膜20之縱向拉伸區140或140b。

在圖2a中，加熱總成150a包含三個橫向紅外線加熱元件160。可調節圖形橫向網絡熱量分佈系統亦包含一組排列於膜加工方向中且定位於加熱總成150a與膜20之間的通道阻斷器170。雖然此特定實施例使用一組三個加熱元件160及複數個通道阻斷器170，但可使用任意數目之加熱元件及任意數目之通道阻斷器，此取決於系統之設計考慮。舉例而言，在圖2b中展示具有單獨加熱元件之系統(加熱總成150b)，而在圖2c中展示具有五個加熱元件之系統(加熱總成150c)。另一實例可包括一組10個加熱元件及一組50個通道阻斷器。每一橫向加熱元件可為跨越受控之膜區域之整個寬度的單獨加熱器，或複數個包括點熱源之較小加熱器，該等點熱源經配置以將所需量之熱量提供至受控之膜區域。亦預期點熱源及擴展熱源之組合。

為允許膜之橫向網絡卡尺圖形之精細控制，圖2a之橫向網絡熱量分佈系統經由加熱總成150a將熱量傳遞至膜之拉伸區，同時藉由改變每一通道阻斷器170之位置來提供所傳遞熱量之可調節圖形控制。在圖2a至2c之每一者中，通道阻斷器170優先阻斷所需橫向網絡位置處之熱量之所需部分。當加熱元件將熱量提供至膜時，可定位一通道阻斷器或一組通道阻斷器以在膜上有效投下一陰影，從而減少傳遞至所選擇特定位置處之膜的熱量之數量。每一特定通道阻斷器之位置在與待精細控制之膜之區域相對應之位置處投下陰影。可由通道阻斷器與膜之接近度以及通道阻斷器之尺寸來調節解析度。在圖2a中，通道阻斷器170通常水平定位且平行於加熱總成150a之加熱元件160。圖2a中膜為S回繞配置。因此通道阻斷器170傾斜於經S回繞配置之膜之平面。圖2b中，通常亦水平定位通道阻斷器170，但膜為桌面配置，從而使通道阻斷器平行於膜之平面。圖2c中，通道阻斷器成角度而平行於S回繞配置之膜的平面。

可使每一個別通道阻斷器之寬度與所需一樣窄，且阻斷器至膜之距離亦可定製。舉例而言，通道阻斷器可為10 mm寬，並定位於膜之50 mm以內。因此，可細分作為控制元件之通道阻斷器之總成，且可按需要定製橫向網絡卡尺控制尺度，從而提供優良之卡尺控制。此外，由於控制位置位於網絡加速至生產線速度的長度定向台處，所以自通道阻斷器到達卷線機之延遲時間大體上比自模到達卷線機之延遲時間更短。因此，用於控制之回應時間更短，使得可更快獲得最終之卡尺均一性。此外，長度定向台通常處於開放空間且容易到達，使系統易於安裝及實施。該通道阻斷器實施例亦可用於拉幅機烘箱。在此一系統中，卷線機與拉幅機烘箱之間之距離甚至可更短，且回應時間甚至可更快。可將到達具有通道阻斷器之加熱總成之通路設計為可自拉幅機烘箱外部進行控制。

圖2a至2c之系統及方法允許傳遞至特定區域之熱量之數量迅速改變。如以下進一步論述，可使用替代之橫向網絡熱量分佈系統，其中可藉由改變提供至加熱器陣列之電功率來改變橫向網絡熱量分佈圖形。替代系統可具有某些益處，例如無移動部件，但亦可能具有依所使用加熱器類型而定之缺點，例如較低之空間解析度及較慢之回應時間。舉例而言，某些工業級別之IR加熱器需長達五分鐘預熱，且需長達十五分鐘冷卻。相反，可將使用可移動通道阻斷器之系統設計為具有相對較快之回應時間及較高之空間解析度。在膜上投下陰影從而減少傳遞至膜之熱量之數量的一通道阻斷器或一組通道阻斷器之移動比習知IR加熱器之回應時間快得多。僅由通道阻斷器可移動得多快以及網絡進行回應所需之時間來限定使用通道阻斷器之系統之回應時間。此將取決於通道阻斷器總成之特定機械設計及其控制機制。熟習此項技術者將瞭解適用於通道阻斷器總成之機械控制之各種可能設計。

圖3展示通道阻斷器總成300之一例示性設計之俯視圖。總成300具有34個彼此相鄰而定位之通道阻斷器，該組阻斷器跨越待控制之膜之整個寬度。若需要，則膜之實體尺寸可能延伸超過待控制之膜之寬度，例如將膜之外部邊緣切去並丟棄或循環利用，留下可使用之中心膜部分。可在長度定向器、拉幅機或兩者中使用併入諸如圖3中所描述之通道阻斷器總成的橫向網絡熱量分佈系統。

一反饋機制可用於重複量測實體或光學卡尺圖形，將所量測卡尺圖形可選地映射至拉伸區，以及回應於所量測或所映射圖形來調節橫向網絡熱量分佈系統。反饋機制為已知的且不再詳細描述。反饋機制可為操作者手動控制之形式，其可為電腦控制的，或其可為電腦與手動控制之組合。舉例而言，此一反饋機制可為具有手動超馳(manual override)之電腦控制系統。較佳地，反饋機制使用電腦控制映射演算法，其使用本文描述之任一映射方法。亦可使用手動映射演算法。

在某些實施例中，橫向網絡熱量分佈系統包含一組可重新定位之加熱元件，該等元件在定向器中沿橫向方向而配置。在以下論述之例示性實施例中，此一橫向網絡熱量分佈系統用於拉幅機。拉幅機之變形區可為單純橫向拉伸區、鬆弛區、加工方向拉伸區、或雙軸拉伸區。包含可重新定位之加熱元件的此一橫向網絡熱量分佈系統亦可用於長度定向器。

圖4示意性說明此實施例之實施。圖4中，在拉幅機烘箱200(見圖1)中之橫向方向中拉伸膜。在此特定實施中，可重新定位之加熱元件亦為樞轉的。橫向網絡熱量分佈系統250包含安裝於一對安裝通道253上之五個可重新定位之桿狀加熱器260a至260e。其它實施亦為可能的，包括(但不限於)線性配置或經最優化以用於特定所需回應之其它任意形狀而配置之較小熱源陣列。

在圖4之實施例中，雖然加熱器位於定向器之拉伸區中，但其位置不限於拉伸區。定向器可具有附加區域或其它變形區，其中可使用橫向網絡熱量分佈系統。附加區域包括(但不限於)預熱區、退火區及熱定型區。當用於長度定向器時，拉伸區為縱向拉伸區。當用於拉幅機時，變形區可為橫向拉伸區、鬆弛區、加工方向拉伸區、或雙軸拉伸區。橫向網絡熱量分佈系統可位於任一此等區域中或附近。雖然本文揭示之多數實施例涉及拉伸區，但希望橫向網絡熱量分佈系統亦可存在於其它區域中或附近。在本申請案中，將任一實施例中橫向網絡熱量分佈系統所存在之位置稱為熱量分佈區。

在圖4之熱量分佈系統250中，加熱元件可以兩種方式重新定位。第一，加熱元件可沿安裝通道橫向移動至沿膜寬度之任一位置。第二，加熱元件亦為可樞轉的。以下將論述樞轉加熱器之益處。亦預期其它實施及實施例。舉例而言，加熱元件可為可重新定位的，使得其可在垂直於膜平面之平面中朝向或遠離膜而移動。

為映射當膜沿膜生產線移動時膜之任一部分上的橫向位置，在圖4中展示假想中心線22a至22e以分別用於每一路徑40a至40e。由假想線界定膜路徑40a至40e。圖4中，每一中心線22a至22e亦表示當膜受拉伸時膜之每一對應路徑之行進方向。橫向拉伸期間，每對假想線之間之距離成比例於橫向拉伸量而增加。換言之，在膜受橫向拉伸時每一膜路徑之寬度增加。理想地，舉例而言，若以3：1之比率拉伸膜，則當恰在拉伸區220之前及恰在拉伸區220之後之點處量測時，每一膜路徑之寬度將增加三倍。然而在實務上，各種因素可引起膜路徑在寬度上不相等。此等因素可包括(例如)拉伸前橫向網絡均一性之變化、拉幅機中橫向網絡溫度分佈之變化、擠製混合物之均質性之變化、及有限寬度之膜網絡之邊緣效應。

安裝橫向網絡熱量分佈系統之桿狀加熱器260a至260e，使得加熱器可彼此獨立定位。視需要，除橫向移動之外，亦可安裝每一桿狀加熱器以使其可樞轉。可樞轉之加熱器具有兩個優點。第一，樞轉桿狀加熱器可與其所定位的膜之特定路徑之行進方向對準。第二，樞轉桿狀加熱器可關於膜路徑之行進方向而成角度，以自任一單獨加熱桿提供更寬之熱量分佈圖形。此對於熱量分佈圖形之加寬效應將在隨後實例中更詳細論述。與已知系統相比，樞轉、可重新定位之加熱元件對傳遞至膜之熱量提供更佳控制，依次提供更精細可調節之熱量分佈圖形。

圖4中，用樞軸將每一加熱元件260a至260e安裝於穿過拉幅機之兩個平行通道253上。以此方式可自拉幅機烘箱外部精確調節每一加熱器之橫向網絡位置。可由此項技術中已知之各種方法來控制每一桿狀加熱器260a至260e之位置及方位。在圖5至6之實施例中，使用一對用於每一桿狀加熱器之商標為Acme之螺桿262來控制位置及方位。亦可使用用於位置及樞軸控制之其它方法，例如將一對電纜連接至每一桿狀加熱器。

圖5展示熱量分佈系統250之單獨可重新定位之加熱元件之特寫圖。加熱元件260可定位於沿兩個安裝通道253L及253R之任意位置處。視需要，加熱元件260亦可旋轉(如虛線所示)而與線26對準，使其與加工方向25形成角度θ。在一實施例中，由具有一固定螺栓266及一在加熱元件260旋轉時允許沿滑動通道270移動之螺栓268來完成旋轉。固定螺栓266用作加熱元件之樞軸點，且在此實施例中位於加熱元件260之中心。當不需要樞轉時，可去除滑動通道270，且兩個螺栓皆可固定。亦可預期其它配置。

圖6展示圖4熱量分佈系統250之透視局部視圖。圖6展示安裝於通道253L及253R上之兩個加熱元件260a及260b。由一對螺桿262a控制加熱元件260a之位置。類似地，由一對螺桿262b控制加熱元件260b之位置。藉由將固定(253R)側上之螺帽264b定位於沿通道253R上螺桿262b之一位置，同時將對應之螺帽264b定位於沿安裝於通道253L上之對應螺桿之一不同位置，來完成加熱元件260b之可選旋轉。此亦可參見圖5。可用連接至每對螺桿之一對螺釘(未圖示)自拉幅機烘箱外部來精確調節每一加熱器260之橫向網絡位置。此外，由該對螺釘控制之樞軸點266b及268之相對位置亦可自拉幅機烘箱外部精確調節加熱器之方位角。

經安裝為可在橫向方向中移動且視需要可相對於加工方向樞轉的單獨桿狀加熱器可在膜受拉伸或變形時對膜提供可調節熱量圖形控制。當組合使用時，諸如加熱器260a至260e之加熱器總成可共同提供穿過膜之任一所選部分或穿過膜之整個寬度的熱量之可調節圖形。

如通道阻斷器實施例中，此實施例亦具有快速回應時間以及熱量分佈之精細及主動控制之益處。當控制位置位於網絡加速至生產線速度的長度定向台處時，自橫向網絡熱量分佈系統到達卷線機之延遲時間大體上比自模到達卷線機之延遲時間更短。因此，用於控制之回應時間較短，形成較短之週期時間，使得可更快獲得所需最終之卡尺均一性。同樣，長度定向台通常處於開放空間且容易到達，使橫向網絡熱量分佈系統便於安裝。當控制位置位於拉幅機中時，週期時間及回應時間甚至可更短。

一般而言，可在自橫向網絡熱量分佈系統位置下游之任一點處量測膜之卡尺圖形。舉例而言，在長度定向器中使用任一所揭示橫向網絡熱量分佈系統的系統中，可在自長度定向器之下游處量測橫向網絡卡尺圖形。在拉幅機烘箱中使用橫向網絡熱量分佈系統的系統中，可在自拉幅機烘箱之下游處量測橫向網絡卡尺圖形。或者，亦可在拉幅機烘箱內恰在橫向網絡熱量分佈系統所存在之變形區之後量測橫向網絡卡尺圖形。在長度定向器中使用橫向網絡熱量分佈系統且亦使用拉幅機以用於隨後之橫向拉伸的系統中，可在長度定向器之下游及拉幅機烘箱之上游來完成橫向網絡卡尺圖形量測。然而申請人發現，控制長度定向器中之橫向網絡熱量分佈，隨後為拉幅機中之變形，隨後為自變形區之下游量測膜之橫向網絡卡尺圖形，提供不可預期之結果。以下實例2描述此一系統及方法。

對於光學膜，可使用光學卡尺量測規經由光學透射及反射光譜來偵測及監視整個膜光學卡尺。舉例而言，可裝設連線分光光度計以量測其變為離線時膜之光譜透射，從而提供必需資訊以量測橫向網絡卡尺圖形均一性，並提供反饋以用於過程控制。此一分光光度計之實例為Hitachi有限公司製造之U－4000型分光光度計。某些情況下，透射光譜減弱至一特定位準時所在之波長可用作其光學卡尺之量測。其它情況下，特定波長處之透射率可用作其光學卡尺之量測。包括間接方法之其它方法為可能的，可使用上述直接方法對其進行校準。

卡尺規可量測膜之實體厚度、膜之光學厚度或如上述之膜之其它厚度相關之特性。本申請案中，橫向網絡卡尺表示光學卡尺、實體卡尺、兩者之組合、或特定產品設計所需之任一其它厚度相關之特性。熟習光學膜或高效能膜之技術者將可設計適當之卡尺以用於特定產品。舉例而言，可使用諸如可自美國新澤西州Morristown,Honeywell International公司購得之Measurex^{T M} 掃描儀之連線橫向β規掃描裝置來完成膜之實體卡尺之量測。其它卡尺規包括無限制β透射規、X射線透射規、γ回散射規、接觸卡尺感測器、及雷射卡尺感測器。此等規為市售的，例如可自美國加利福尼亞州NDC Infrared Engineering,Irwindale公司購得。

經量測之膜卡尺圖形可選地映射至橫向網絡熱量分佈系統所存在之對應膜位置。對於某些實施例，在橫向拉伸區之後量測之膜卡尺圖形可映射至長度定向器之縱向拉伸區中之膜。對於其它實施例，自熱量分佈系統下游量測膜卡尺圖形，並映射至熱量分佈區。可以多種方式完成映射。一簡單映射方法包括將膜寬度劃分為一組假想之膜路徑，例如圖3及圖4中假想線所示。圖3中，將膜劃分為34條膜路徑，每一路徑皆對應於一通道阻斷器。在此特定實施例中，通道阻斷器301及334比其餘通道阻斷器302至333更寬。因此對應之路徑1及34比路徑2至33更寬。圖4中，由假想線說明五條膜路徑40a至40e。由中心線22a至22e分別展示五條路徑40a至40e之每一者之中心。

自橫向網絡熱量分佈系統所存在之熱量分佈區下游量測橫向網絡卡尺圖形。在量測位置，膜可能不會具有與進行控制的熱量分佈系統之位置處之膜之寬度相同的寬度。因此，一映射演算法用於將一位置映射至另一位置。一映射演算法本質上將一位置處之膜之每一橫向網絡位置解譯為另一位置處之膜上之對應橫向網絡位置。一映射演算法可考慮可能影響兩個位置之間膜寬度差異程度的任意或所有因素，包括無限制拉伸、收縮、彎曲、一位置處膜之邊緣是否已切除、拉伸之前橫向網絡均一性之變化、拉幅機中橫向網絡溫度分佈之變化、或擠製混合物之均質性之變化。

額外映射方法可包括在拉伸前用一指示符實體標記膜，及在拉伸後量測該指示符之位置。舉例而言，第一方法可包括自膜之每一邊緣50 mm處畫兩條線，隨後在拉伸後量測該等線之位置，並將兩條線之間膜之寬度再分為具有相等寬度之若干路徑。此方法假定每一路徑皆拉伸或變形相同量。第二方法可包括在膜上畫50條指示符線，隨後拉伸膜並在拉伸後量測每一指示符線之位置。第三方法可包括選擇性移動一或多個通道阻斷器或可重新定位之加熱器，並量測對受拉伸膜之效應。將此方法稱為主動映射或衝擊映射。第四方法可使用質量守恆原理，其中在拉伸之前及之後量測膜之橫向網絡卡尺圖形。由於拉伸期間質量守恆，所以膜之體積亦保持相同，且可由兩個所量測卡尺圖形來計算給定數目之膜路徑之寬度。此等映射方法之任一者可用於設計一適當之映射演算法。

舉例而言，圖4中在使用定位於縱向位置60處之橫向網絡熱量分佈系統250的系統中橫向拉伸膜。某些實施例中，在縱向位置70處量測橫向網絡卡尺圖形，該處膜比位置60處之膜更寬。為控制位置60處之熱量分佈，將位置70處之量測圖形映射至熱量分佈系統60之位置。隨後可調節熱量分佈系統以平整膜圖形中之任何較厚或較薄處或不規則性。另一實例中，此一系統亦可在位置50處配備一第二橫向網絡熱量分佈系統。該情況下，亦可將位置70處量測之橫向網絡卡尺圖形映射至第二熱量分佈系統所在之位置50。

可使用之橫向網絡熱量分佈系統可為以上揭示之系統之任一者，例如使用可重新定位之加熱元件、具有通道阻斷器之加熱元件、或兩者之組合的系統。亦可使用任何其它已知或稍後發展之可根據一可定製橫向網絡圖形來傳遞熱量至網絡的橫向網絡熱量分佈系統。橫向網絡熱量分佈系統可用於長度定向器或拉幅機中。當用於拉幅機中時，將熱量之可選分佈提供至膜之變形區。當用於長度定向器中時，將熱量之可選分佈提供至膜之縱向拉伸區。

如以下實例1中將描述，若所量測膜圖形具有映射至路徑08之較厚或較高處，則可調節對應之通道阻斷器308，使得更多熱量傳遞至路徑08。此允許膜在該路徑中拉伸更多，從而減少或消除完成膜中之較厚處。類似地，若所量測膜圖形指示對應於路徑22之位置處之膜上之較低處，則可移動通道阻斷器322以防止熱量到達該位置處之膜，例如圖3中所示。一實施例中，經由與軸180旋轉之螺桿使通道前進來調節阻斷或解開阻斷之程度。顯然可無限精細地完成此調節，從而再現熱量分佈之優良控制。

類似地，如實例3及4中所示，亦可在長度定向器或拉幅機中使用可重新定位之加熱元件來調節較厚之處。若可重新定位之加熱元件同樣允許樞轉，則甚至可更為精細地調節該等效應。如通道阻斷器實施例中，可重新定位之加熱器可用於主動控制膜之橫向網絡卡尺為一所需最終圖形。

某些實施例中，經長度定向之膜隨後可在拉幅機中變形。此等情況下，反直觀的為調節長度定向台處而非拉幅機處之橫向網絡熱量分佈在校正拉幅機下游之完成膜中之橫向網絡卡尺圖形時將為有效的。以下實例2令人驚異地證明在縱向拉伸期間藉由選擇性阻斷傳遞至膜之熱量之部分，可精細調節橫向網絡卡尺，從而提供更為均一之雙軸拉伸膜。雖然實例2使用通道阻斷器熱量分佈系統，但此方法亦可用於任一其它橫向網絡熱量分佈系統，例如本文揭示之可重新定位之加熱元件，或此項技術中已知之其它橫向網絡熱量分佈系統。在縱向拉伸期間控制長度定向器中之熱量分佈以獲得隨後在拉幅機中變形之膜之均一橫向網絡卡尺的此方法之獨特方式可提供格外良好之結果。

實例 實例1

在圖7所示之實例中，藉由擠壓聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)及聚萘二酸乙二醇酯共聚物(co－PEN)之交替層而製成IR反射多層光學膜。在拉幅機中，該膜首先以3.3：1之拉伸比率進行長度定向，隨後以3.3：1之拉伸比率進行寬度定向。在拉幅機之後使用一光學卡尺規來量測膜之光學卡尺。曲線7A展示膜之初始映射光學卡尺圖形。為控制卡尺圖形，在長度定向器中使用具有三個IR桿狀加熱器及一組34個通道阻斷器之加熱總成。所使用之IR桿狀加熱器為美國Minneapolis,Minnesota,Research公司製造之型號5305系列之Parabolic Strip加熱器。在圖表底部展示通道阻斷器303至331。通道寬度為12.7 mm。為降低對應於通道308之位置處之曲線7A中所示之指示一較厚處的峰值，將通道阻斷器308自35.6 mm之起始位置向下移動25.4 mm而到達10.2 mm之最終位置。向下移動此通道阻斷器允許更多熱量到達該橫向網絡位置處之膜。傳遞至此位置之更多熱量藉由允許膜之該部分拉伸更多而降低峰值。在曲線7B中對應於通道阻斷器308之位置處展示所形成之映射卡尺圖形。曲線7C展示自曲線7A之起始卡尺圖形至曲線7B之最終卡尺圖形的百分比改變。在對應於通道阻斷器308之位置處，曲線7C展示，使通道阻斷器308移動－25.4 mm改變了卡尺圖形近似－3%。類似地，在曲線7A至7C中對應於通道阻斷器322處展示通道阻斷效應。起始卡尺圖形具有一傾角，其指示此位置處之較薄處，如曲線7A中所示。藉由將通道阻斷器322向上移動25.4 mm到達61 mm之最終位置，阻止更多熱量到達膜之該部分，從而允許該膜比鄰近部分拉伸更少。此在該位置處形成一增加之卡尺圖形，如曲線7B中所示。此位置處之百分比變化改變了近似3%’如曲線7C中所示。

實例2

在圖8所示之實例中，藉由擠壓聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)及聚萘二酸乙二醇酯共聚物(co－PEN)之交替層而製成IR反射多層光學膜。該膜以3.3：1之拉伸比率進行長度定向。該膜隨後以3.3：1之拉伸比率在拉幅機中橫向方向中拉伸。在拉幅機之後使用一光學卡尺規來量測膜之光學卡尺。曲線8A展示映射至長度定向臺上之膜之原始橫向網絡光學卡尺圖形。為控制卡尺圖形，在長度定向器中使用具有三個IR桿狀加熱器及一組34個通道阻斷器之加熱總成。所使用之IR桿狀加熱器為美國Minneapolis,Minnesota,Research公司製造之型號5305系列之Parabolic Strip加熱器。在圖表底部展示通道阻斷器303至331。通道寬度為12.7 mm。

如圖8底部處每一通道阻斷器之最終設定所示，藉由移動若干通道阻斷器來調節曲線8A中所示之膜之圖形。表1展示通道阻斷器303至331之初始及最終設定。在曲線8B中展示所形成之光學卡尺圖形。曲線8C展示最終與初始卡尺圖形之間之百分比變化。曲線8B證明可使用具有一組IR加熱器及一組通道阻斷器之橫向網絡熱量分佈系統來調節曲線8A中所示之初始膜圖形以使其更加均一。

實例3

在圖9所示之實例中，藉由擠壓聚對苯二甲酸乙二酯(PET)及PMMA共聚物之交替層而製成多層光學膜。該膜以3.35：1之拉伸比率進行長度定向。該膜隨後以3.3：1之拉伸比率在拉幅機中橫向方向中定向。該拉幅機配備一組在該拉幅機之橫向拉伸區中之可重新定位之樞轉加熱元件。每一加熱元件為325 mm長、10 mm寬，具有一80 mm寬之抛物面反射器。所使用加熱元件為可自美國St.Louis,Missouri,Watlow Electric公司購得之Raymax型號1525。在此實例中，加熱元件之中心用作樞轉點及定位位置。在拉幅機之後使用一光學卡尺規來量測膜之光學卡尺。曲線9A、9B及9C展示用於橫向網絡熱量分佈系統之不同配置的作為橫向網絡位置之函數之光學卡尺改變，證明了可重新定位之樞轉IR加熱器對完成膜之效應。在表2及3中列出加熱元件功率及方位角度。

當單獨加熱元件保持於恆定功率及相同方位角度時，對於三條曲線9A、9B及9C之每一者，橫向網絡光學卡尺圖形之改變保持相同。在曲線9A、9B及9C中對應於第一加熱元件962之460 mm之橫向網絡位置處，觀察到此效應為傾角。當單獨加熱元件保持恆定功率，但方位角度改變時，觀察到一加寬效應。950 mm處之曲線9A、9B及9C之傾角證明由單獨桿狀加熱器帶來的此加寬效應。在此實例中，位於950 mm處之第二加熱器964自曲線9A中之0度旋轉至曲線B中之12.5度，在曲線C中旋轉至25度。

實例4

在圖10至13所示之實例中，藉由擠壓PET及PMMA共聚物之交替層而製成多層光學膜。該膜以3.35：1之拉伸比率進行長度定向。該膜隨後以3.3：1之拉伸比率在橫向方向中定向。該拉幅機配備一組四個在橫向拉伸區中之可重新定位之樞轉加熱元件。每一加熱元件為325 mm長、10 mm寬，具有一80 mm寬之抛物面反射器。所使用加熱元件為可自美國St.Louis,Missouri,Watlow Electric公司購得之Raymax型號1525。每一加熱元件之中心用作樞轉點。在表4至7中，此實例之每一加熱元件之中心位置顯示為"位置，右邊"，且用於樞轉之可移動螺栓之位置顯示為"位置，左邊－傾斜"。在拉幅機下游使用一光學卡尺規來量測膜之光學卡尺。圖10至13之每一者中之曲線A展示初始光學橫向網絡卡尺圖形。圖10至13表示改變加熱器設定之連續重複。首先量測膜之橫向網絡光學卡尺圖形。將所量測之資料點繪製為圖10之曲線A。隨後將膜之所量測橫向網絡光學卡尺圖形映射至橫向拉伸區上。回應於映射圖形，根據表4中所示參數將加熱器1至4設定於第一重複。所形成之橫向網絡光學卡尺圖形經量測並顯示為圖10之曲線B。所形成之第一重複之光學卡尺(圖10之曲線B)隨後變為第二重複之初始卡尺圖形(圖11之曲線A)。量測光學卡尺圖形，將所量測光學卡尺圖形映射至拉伸區上，及回應於映射圖形而調節橫向網絡熱量分佈系統之各步驟形成一反饋迴路，其重複直至獲得所需最終卡尺圖形。在第二重複中，根據表5中所列參數來設定加熱器1至4。將所形成光學卡尺圖形繪製為圖11之曲線B。重複此過程經過表6及7中加熱器設定所示之又兩個重複，並將卡尺圖形繪製於圖12及13中。圖13之曲線B說明一組四個可重新定位之樞轉IR加熱器對於完成膜之光學橫向網絡卡尺圖形之一致效應。在近似1300至1850 mm之範圍內的圖13之曲線B顯示，使用位於此感興趣之能譜中之一組四個可重新定位之加熱元件可獲得一平坦之最終卡尺圖形。請注意，可以諸如模螺栓調節之其它方法來處理超過1850 mm之橫向網絡位置處之"波谷"。

雖然本發明可服從於各種修改及替代形式，但其特定之處已藉由圖式及詳細描述中之實例而顯示。然而應瞭解，目的並非將本發明限於所描述特定實施例。相反，目的為涵蓋落在附加申請專利範圍所界定之本發明之精神與範疇內之修改、等效物及替代。

10．．．擠壓機模

12．．．旋轉轉盤澆鑄機

20．．．膜

22a,22b,22c,22d,22e．．．中心線

25．．．加工方向

26．．．線

40a,40b,40c,40d,40e．．．路徑

50,60,70．．．位置

100．．．長度定向器

102,104,106．．．輥筒

140,140b．．．縱向拉伸區

150a,150b,150c．．．加熱總成

160,260．．．加熱元件

170．．．通道阻斷器

180．．．軸

200．．．拉幅機烘箱

210．．．預熱區

220．．．橫向拉伸區

230．．．熱定型區

250．．．熱量分佈系統

253,253L,253R．．．通道

260a,260b,260c,260d,260e．．．桿狀加熱器

262,262a,262b．．．螺桿

264a,264b．．．螺帽

266．．．固定螺栓

268,266b．．．螺栓/樞軸點

270．．．滑動通道

300．．．阻斷器總成

301,302,303,304,305,308,310,315,320,322,330,331,334．．．通道阻斷器

圖1為雙軸向膜之膜生產線之示意性圖例。

圖2a為長度定向器中可調節圖形橫向網絡熱量分佈系統之一實施例之示意性圖例。

圖2b為長度定向器中可調節圖形橫向網絡熱量分佈系統之另一實施例之示意性圖例。

圖2c為長度定向器中可調節圖形橫向網絡熱量分佈系統之另一實施例之示意性圖例。

圖3為通道阻斷器總成之一實施例之示意性俯視圖。

圖4為可調節橫向網絡熱量分佈系統之另一實施例之示意性圖例。

圖5為一實施例之例示性可重新定位之樞轉加熱元件之示意性圖例。

圖6為一實施例之可重新定位之樞轉加熱元件之總成之部分透視圖。

圖7展示實例1中光學卡尺上特定通道阻斷器之效應。

圖8展示實例2中光學卡尺上一組通道阻斷器之效應。

圖9展示實例3中具有橫向網絡位置之光學卡尺圖形之改變。

圖10展示對應於實例4之表4中加熱元件設定之配置的相對光學厚度－橫向網絡位置關係。

圖11展示對應於實例4之表5中加熱元件設定之配置的相對光學厚度－橫向網絡位置關係。

圖12展示對應於實例4之表6中加熱元件設定之配置的相對光學厚度－橫向網絡位置關係。

圖13展示對應於實例4之表7中加熱元件設定之配置的相對光學厚度－橫向網絡位置關係。

Claims (16)

1. 一種控制一雙軸定向聚合膜之一橫向網絡卡尺圖形之方法，其包含步驟：a)在具有一可調節圖形橫向網絡熱量分佈系統之一長度定向器中拉伸該膜；b)隨後在具有一變形區之一拉幅機中使該膜變形；c)在該變形區下游之一位置處量測該膜之該橫向網絡卡尺圖形；及d)回應於該所量測橫向網絡卡尺圖形而調節該橫向網絡熱量分佈系統。
2. 如請求項1之方法，其中該變形區為一橫向拉伸區。
3. 如請求項1之方法，其中該變形區為一鬆弛區。
4. 如請求項1之方法，其中該變形區為一加工方向拉伸區。
5. 如請求項1之方法，其中該調節步驟包括將該膜之該所量測橫向網絡卡尺圖形映射至該長度定向器上。
6. 如請求項1之方法，其中該調節步驟包括選擇性定位至少一個通道阻斷器以控制熱量分佈。
7. 如請求項1之方法，其中該調節步驟包括選擇性控制至少一個加熱元件之功率。
8. 如請求項1之方法，其中該調節步驟包括選擇性定位至少一個可重新定位之加熱元件以控制熱量分佈。
9. 如請求項8之方法，其中該調節步驟包括選擇性定位至少一個可樞轉加熱元件。
10. 如請求項1或5之方法，其進一步包含反覆重複步驟c及d。
11. 如請求項1之方法，其進一步包含一步驟：在該拉幅機中使該膜變形之該步驟之後，在一附加之長度定向器中拉伸該膜。
12. 如請求項1之方法，其進一步包含一步驟：調節至少一個模螺栓。
13. 如請求項1之方法，其進一步包含一步驟：捲繞該膜。
14. 如請求項1之方法，其中該聚合膜包含一多層膜。
15. 如請求項1之方法，其中在該量測步驟中之該橫向網絡卡尺圖形包括一實體卡尺圖形。
16. 如請求項1之方法，其中在該量測步驟中之該橫向網絡卡尺圖形包括一光學卡尺圖形。